摘要：通过介绍乌龙泉矿回转窑烧成带耐火材料选用新型磷酸盐复合砖的使用情况，经过一年的使用，提高了回转窑的使用寿命，延长检修周期，降低筒体温度达到节能减排效果。

　　关键词：石灰回转窑 磷酸盐复合砖 耐火砖砌筑

　　1、前言

　　伴随钢铁行业迅猛发展，作为炼钢辅助原料的活性石灰生产也得到了各个钢铁企业的重视，大型石灰回转窑取代一大批立窑和小型回转窑，由于使用条件的变化，对耐火材料提出更为苛刻的要求。

　　武钢乌龙泉矿于2007年11月及2008年8月分别投产两条750t/d回转窑，筒体规格为Ф4.3×58m。投产至今，烧成带的耐火砖剥落严重，筒体温度高于300℃，耐火砖寿命短，对回转窑正常生产造成一定的影响。烧成带先后用过镁铬砖、高荷软砖、磷酸盐砖，效果相对较好的为磷酸盐砖。2009年7月2#回转窑烧成带更换为特种磷酸盐结合砖，此砖使用效果良好，寿命长。随后在乌龙泉矿1#，3#，4#窑逐步推广使用。

　　2、烧成带耐火砖损坏机理

　　2.1应力损伤

　　烧成带是整条回转窑温度最高的部位，其耐火材料一般为双层砌筑，分为工作层和保温层。我矿2#、3#回转窑设计为工作层200mm，保温层50mm。由于大型回转窑的直径增大，两层砖的热膨胀性能不同，其砌筑在施工质量上比单层砖难控制，每层砖之间的预留缝及两层砖之间的缝隙都需要精细施工，而现场施工往往很难做到。内外两层砖的砖缝契合程度直接影响工作层承受机械应力的能力，在窑高速旋转的情况下及大型窑筒体所受机械应力增加，窑衬受到的周期性热应力冲击的破坏力加剧，容易造成局部耐火材料受损严重，现场经常出现烧成带单块砖整体脱落的现象。

　　对于新建的回转窑，工艺存在一定的缺陷，造成回转窑经常被迫停窑，烧成带耐火材料承受的温度剧烈变化最为明显，在快速的升温和降温过程中，使耐火砖内部产生较大的热应力而损坏。

　　2.2 化学侵蚀

　　烧成带的耐火材料与石灰的反应，在用SiO2-Al2O3系耐火材料的场合一般断定生成矿物是钙长石、钙(铝)黄长石。耐火砖被侵蚀的主要原因是与石灰反应生成玻璃相，它向砖的内部渗透，破坏颗粒间的结合，逐步侵蚀。在用粘土砖的场合，玻璃相的生成量比用高铝砖和硅线石质耐火砖时多，故耐蚀性差，但是使砖的气孔率降低就显示出相当大的抗侵蚀能力。因而，应使用致密质耐火砖以提高耐蚀性。在用碱性耐火砖时，砖中的镁橄榄石2MgO ·SiO2和石灰反应，随后与络反应生成钙镁橄榄石(CaO·MgO ·SiO2)和镁钙硅石[Ca3Mg(SiO4)2]、镁黄长石(Ca2MgSi2)、2CaO·Fe2O3等而将铬矿分解，如此推进侵蚀。但和SiO2- Al2O3系相比，在同等温度下，这些反应的速度很慢，显出优异的耐蚀性。

　　3、烧成带耐火材料的优化方案

　　3.1 耐火砖材质的选择

　　针对我矿回转窑烧成带耐火砖剥落严重、寿命短等问题，成立了回转窑内衬改材质技术攻关小组。技术小组成立后，首先对国内现有耐火材料生产厂所生产的耐火砖制品的几何尺寸、理化指标进行分析比较，最后确定在2#回转窑试用河北天达万方实业有限公司生产的“特种磷酸盐结合砖”，该复合砖(砖型图1，2)采用低温烧结，高压成型生产，复合了耐火层200mm和保温层80mm，形成一块整砖，送检样理化指标见表1。由公式：块数=2∏h/(a-b)，a为大头弧长，b为小头弧长，计算得出每环需砖56块。

　　图1 磷酸盐复合砖示意图 图2磷酸盐复合砖现场切片图

　　表1 磷酸盐结合砖理化性能表

　　名称

　　Al2O3(%)

　　体积密度(g/m3)

　　耐火度(℃)

　　常温耐压强度(MPa)

　　0.2MPa荷重软化开始温度(℃)

　　Y7型磷酸盐复合砖

　　81.31

　　3.0

　　1780

　　81.23

　　1580

　　磷酸盐结合砖理化指标比普通高铝砖相比：磷酸盐结合砖Al2O3提高16%，耐火度提高100℃左右，荷重软化温度提高180℃，常温耐压强度提高40Mpa。另外，根据相关资料介绍，磷酸盐结合砖抗磨性好，热震稳定性好，此砖经过2009年限产不断停窑的考验。

　　3.2 砌筑施工过程的优化

　　根据选定的磷酸盐复合砖的砖型尺寸，制定了施工方案：

　　1、施工放线：施工顺序以4m~5m为一个段落进行环砌，且务必从窑头方向(低处)朝窑尾方向(高处)砌筑，这样可以防止砖由于窑体伴随环砌作业转动时往下滑落。由于出现过烧成带火焰前端段落与段落之间产生缝隙较大，导致筒体温度偏高，因此烧成带段落接缝处避开火焰前端位置。施工时砌砖要分为大约1/2周、1/4周、1/4周三次进行(见图3)，顶撑采用一字形架设。在窑的正下方找出中心点，画出中心线，然后在窑壳内壁画出等分窑内壳圆环的七条平行于窑中心线的纵向直线于窑轴线的圆环线，圆环线沿窑纵向每隔1m画一条。以窑内壳正下方的一根纵向轴线为基线，开始砌第一块砖并延续砌其他砖，砌筑的砖环与环之间界面应与轴线成垂直关系。

　　图3 支撑法砌筑步骤图

　　2、砌筑：磷酸盐复合砖采用湿砌法砌筑，用专用磷酸盐火泥作为接缝材料，每5环之间夹2mm厚纸板。在用火泥进行砖的砌筑时，要求挤紧砖缝，当把砖砌了3-4块时，就用木榔头敲砖，把灰缝挤紧，成为一样的厚度，灰缝厚度2mm左右，以防造成灰缝厚薄不一，砌筑的圆环要始终与窑的轴线垂直。

　　3、砖环的锁口：内衬砖应在最后4～5块进行锁口，锁砖均应从侧面打入拱内，如果现有砖型不能正好锁紧，那有必要对最后的1～2块砖进行加工，当锁砖因为挡砖圈或砌筑到最后一环不能从侧面打入时，可先将锁口一侧1～2块砖进行加工，使锁口上下尺寸相等，然后将与锁口尺寸相适用的锁砖从上面打入，并应将其两侧用铁板塞紧。

　　严格按照指定的施工方案进行施工，相比以前的双层耐火砖砌筑，此砖只需一次砌筑完成，缩短施工周期，砌筑效果(见图4)比双层砖结合紧密，砖缝紧凑。

　　图4 磷酸盐砖砌筑效果图

　　4、结论

　　我矿试用磷酸盐结合砖取得满意的效果，回转窑筒体烧成带砖使用寿命由原来的平均8个月可提高到现在的12~15个月，检修周期延长。另外筒体表面温度由原来的320~350℃降低到260~270℃，降低筒体散热损失，折算可节约标煤110kg/h，预计单条窑全年可节约标煤870吨。

　　考虑到长期经济效益及大修费用的安排，我矿现已将其他3条回转窑上相继更换磷酸盐复合砖，为不同窑直径设计专用砖型。对于回转窑系统的其他部位耐火材料寿命我们也在逐步拿出改进方案，使回转窑系统的耐火材料寿命达到15个月左右，便于安排统一的年修。